JP4272996B2 - Fuel injection valve - Google Patents

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Description

【0001】
背景技術
本発明は請求項1の上位概念部に記載された形式の燃料噴射弁に関する。
【0002】
例えば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第19849203号明細書から公知の、内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁は、弁座体と共にシール座を成すように協働する弁閉鎖体と、弁閉鎖体を操作するための圧電式のアクチュエータとを有している。圧電式のアクチュエータは、圧電層と単数または複数の温度補償層とを有している。温度補償層は、その正負の符号が圧電層の温度膨張係数とは逆の温度膨張係数を有している。
【0003】
さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第19918976号明細書から公知の、内燃機関の燃料噴射装置のための燃料噴射弁は、第1の圧電式または磁歪式のアクチュエータと、第1のアクチュエータにより弁ニードルを用いて操作可能な、弁座面と共にシール座を成すように協働する弁閉鎖体と、第2の圧電式または磁歪式のアクチュエータとを有しており、この第2のアクチュエータは第1のアクチュエータに対抗する形で弁ニードルに作用する。この場合、これらのアクチュエータは燃料噴射弁の長手方向で相前後して配置されており、かつ燃料噴射弁内で定置に支承されている支承エレメントにより互いに結合されている。
【0004】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第19849203号明細書から公知の燃料噴射弁の欠点は、温度補償がアクチュエータ内の特別な層によって行われ、これらの温度補償層の材料が逆向きの温度膨張を有していることである。このことは特に迅速な動的なプロセス時に問題になる。それというのは、種々の材料が、異なる温度膨張係数に基づいて異なる挙動を生ぜしめるからである。さらに、温度補償層を備えた特別なアクチュエータが開発されなければならない。
【0005】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第19918976号明細書から公知の燃料噴射弁の欠点は、軸方向でずらしてアクチュエータを配置することによって生じる大きな構成長さであって、この構成長さはさらに、支承プレートの支承によって生じる、燃料噴射弁の拡幅を伴う。
【0006】
発明の利点
これに対し、請求項1の特徴部に記載された特徴を備えた本発明による燃料噴射弁は以下のような利点を有している。すなわち、従来慣用の積層型アクチュエータ、あるいは補償エレメントを含む複数の別個の領域を備えたアクチュエータが測定装置および調整装置により起動制御可能であって、それにより、温度に基づくアクチュエータの長さ変化のための遊び補償が簡単かつ安価な形式で、高価なインバー材料を使用することなしに可能であるようになっている。
【0007】
この場合、開放アクチュエータおよび補償アクチュエータの別個の起動制御が、異なる速度で行われ得ることも有利であり、したがって、燃料噴射弁の動的な挙動が損なわれることはなく、温度補償はしかしながらゆっくりと行うことができる。
【0008】
請求項2以下に記載された手段により、請求項1に記載された燃料噴射弁の有利な変化形が可能である。
【0009】
有利には、測定エレメントはアクチュエータの任意の箇所で、力伝達経路で見て補償ギャップの手前に配置されていることができる。その際、測定エレメントへの予備荷重もしくはプリストレスは、測定エレメントをアクチュエータケーシング内に共通に締め込むことにより得られる。
【0010】
さらに、測定エレメントをアクチュエータ外に、例えば操作エレメント内に組み込んで配置することも可能であることは有利である。
【0011】
実施例の説明
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【0012】
図1Aには、著しく概略化された断面図示で、本発明による燃料噴射弁1の重要な構成部分の縦断面図が示されている。燃料噴射弁1は、混合気圧縮・火花点火式の内燃機関のための燃料噴射弁1として形成されている。これは特に、燃料を内燃機関の燃焼室内に直接に噴射するのに適している。
【0013】
燃料噴射弁1はハウジング2を有しており、ハウジング2内には圧電式のアクチュエータもしくはピエゾアクチュエータ3が配置されている。その際、圧電式のアクチュエータ3は例えば、複数の互いに結合された圧電素子の層14もしくはスタックから構成されていることができる。アクチュエータ3はアクチュエータケーシング4内でカプセル状に包囲されていて、かつアクチュエータ3とアクチュエータケーシング4との間で緊縮された予備荷重ばね5により予備荷重もしくはプリストレスがかけられる。アクチュエータ3のカプセル化はアクチュエータ3を、燃料による化学的な損傷に対して保護するために必要である。その一方で、既にアクチュエータケーシング4内で前組み立てされたアクチュエータ3は、より簡単に組み立てることができ、かつ付加的に、取り付けの際の機械的な負荷による損傷に対して保護されている。
【0014】
アクチュエータ3は下流側の端部6で、プランジャ形に形成された操作体7に支持されている。操作体7の下流側には弁ニードル8が配置されており、弁ニードル8は補償ギャップ9を介して、操作体7から間隔を置いて位置している。弁ニードル8はその下流側の端部10に弁閉鎖体11を有しており、弁閉鎖体11は、燃料噴射弁1のハウジング2に形成された弁座面12と共にシール座を形成している。実施例に示した燃料噴射弁は、外方に向かって開く燃料噴射弁1である。
【0015】
弁ニードル8は補償ギャップ9の下流側で2つのガイドエレメント18,20によりガイドされている。アクチュエータ3の非通電時に弁ニードル8を戻すために戻しばね19が働いており、戻しばね19は、弁ニードルガイド20と、力が伝達される(kraftschluessig)ように弁ニードル8に結合されているディスク21との間で緊縮されている。
【0016】
本発明により、燃料噴射弁1は測定エレメント13を有しており、測定エレメント13は、操作体7と弁ニードル8とを含む操作経路内の任意の箇所で、アクチュエータ3と弁閉鎖体11との間に配置されている。この第1の実施例では、測定エレメント13は、アクチュエータケーシング4の端面14と、アクチュエータ3の供給側の端部15との間に配置されている。しかし、測定エレメント13は、図1Bに示されているように、アクチュエータ3の下流側の端部6と操作体7との間に配置されていてもよく、その場合、予備荷重ばね5は測定エレメント13に支持される。
【0017】
測定エレメント13は択一的に、同じく図1Bに示されているように、操作体7内に統合されていてもよい。さらに、アクチュエータ3は種々異なる形式でカプセル状に包囲されて、予備荷重がかけられていてもよい。これにより、測定エレメント13は力伝達経路内で種々異なる箇所に配置されていることができる。測定エレメント13が補償ギャップ9よりも供給側に配置されていることさえ保証されていればよい。
【0018】
操作体7と弁ニードル8との間に形成された補償ギャップ9の幅を制御して、それにより、熱的な効果に基づくアクチュエータ3の長さ変化による燃料噴射弁1の意図せざる開弁期が回避され、かつ弁ニードル8の一定の開弁ストロークが達成され得るようにするために、本発明により、測定エレメント13が設けられている。この場合、測定エレメント13は、アクチュエータ3により及ぼされる力を測定する。詳細に図示していない調整回路もしくは閉ループ制御回路によって、アクチュエータ電圧並びに補償アクチュエータ16の電圧は、アクチュエータ3の動的な性質を損なうことなしに信頼性の高い遊び補償が行われるように調整されることができる。
【0019】
図2Aおよび図2Bには、可能なアクチュエータ3のための2つの実施例が示されている。その際、図2Aには、個々の圧電素子の層14から成る積層型アクチュエータ3が示されている。この場合、層14の内の単数または複数の層が補償層として構想されてもよいし、もしくはこれらの層全体が補償アクチュエータとして構想されてもよくて、積層型アクチュエータ3に統合されていることができる。積層型アクチュエータ3内の任意の箇所に測定エレメント13が配置されている。測定電圧Uがアクチュエータ3の片側で取り出されるので、圧力が測定されることができる。測定エレメント13の他方の側にはアクチュエータ電圧Uが印加されている。
【0020】
図2Bに示されているように、補償アクチュエータ16は例えば別個の補償アクチュエータ16の形で設計されていてもよい。この場合、アクチュエータ3はその全体を、開放アクチュエータ17と、補償アクチュエータ16と、測定エレメント13とから構成されている。各部分は別個に起動制御可能である。この場合、同じ電位にある導線、例えばアース導線は簡略化のために一緒にされていてもよい。
【0021】
図3Aおよび3Bには、アクチュエータ3によって及ぼされ、かつ測定エレメント13によって測定される力Fが示されている。
【0022】
図3Aには、図2Aに示した積層型アクチュエータ3の、開放方向で働くする層14全体から成るか、または図2Bに示した一体的な補償アクチュエータ16から成る開放アクチュエータ17の単独の力Fが時間tの関数として表示されている。圧電式のアクチュエータ3の高い動力学的能力、すなわち応答性により、はぼ長方形の力経過を表すことが可能で、この力経過は開放時間tにわたって延びている。この場合、遊び補償は可能でない。
【0023】
図3Bには、開放アクチュエータ17および補償アクチュエータ16の組み合わされた作用が表示されている。
【0024】
この場合、2つの噴射サイクル間に補償アクチュエータ16に小さな励起電圧が供給され、この励起電圧により補償アクチュエータ16は、補償ギャップ9が閉じられているようになるまで伸張する。測定エレメント13は、閉じられた補償ギャップ9を、測定エレメント13上に作用する圧力の上昇により検出する。遊び補償は、圧力が弁ニードル8を操作するにはまだ充分でない時点で完了する。温度に基づく長さ変化を補償するに当たって、遊び補償は燃料噴射弁1の開放過程よりも緩慢に行われる。
【0025】
燃料噴射弁1が、開放アクチュエータ17を操作することにより操作されると、補償ギャップ9は閉じられており、開放アクチュエータ17の運動が即座に操作エレメント7を介して弁ニードル8に伝達される。補償アクチュエータ16のための励起電圧は燃料噴射弁1の開弁の期間中維持されてもよいし、弁ニードル8の緩衝のために遮断されてもよい。
【0026】
燃料噴射弁1の閉弁時に、両方の励起電圧が遮断されるので、すべてのアクチュエータ領域は次の噴射サイクルのためにその休止状態へと戻る。
【0027】
択一的に、補償アクチュエータ16は全噴射サイクルの間も電圧が印加された状態下に保たれてもよい。遊び補償はこれにより連続的に行うことができ、補償アクチュエータの電荷消失(Ladungsverlust)は再充電により補償され得る。噴射休止時に測定エレメント13は、補償アクチュエータの許容し得る最大力を超過してしまわないかどうかを、燃料噴射弁1の意図せざる開放を阻止するためにコントロールする。この場合、補償アクチュエータ16は連続的にあるいは段階的に放電されることができるし、あるいは完全に電圧源から遮断されることができる。この場合、調整回路の相応するアルゴリズムは、燃料噴射弁1の温度、温度変化、内燃機関の負荷状態、並びに先行する噴射サイクルから習得された値を考慮する。
【0028】
本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、かつ例えば磁歪式のアクチュエータ3に対して、測定エレメント13の任意の構造形態に対して、並びに燃料噴射弁1の任意の構造形式に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 本発明により構成された燃料噴射弁の第1の実施例の著しく概略的な断面図である。
【図1B】 本発明により構成された燃料噴射弁の第2の実施例の著しく概略的な断面図である。
【図2A】 本発明による燃料噴射弁の積層型アクチュエータの概略図である。
【図2B】 本発明による燃料噴射弁の、別個の起動制御領域を備えたアクチュエータの概略図である。
【図3A】 補償アクチュエータを有さない場合の、アクチュエータ内で作用する力の時間的な経過を概略的に示す図である。
【図3B】 補償アクチュエータを備えた場合の、アクチュエータ内で作用する力の時間的な経過を概略的に示す図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel injection valve of the type described in the superordinate conceptual part of claim 1.
[0002]
For example, a fuel injection valve for a fuel injection device of an internal combustion engine, known from German Offenlegungsschrift DE 1949203 203, includes a valve closing body which cooperates with the valve seat body to form a seal seat, And a piezoelectric actuator for operating the closing body. A piezoelectric actuator has a piezoelectric layer and one or more temperature compensation layers. The temperature compensation layer has a temperature expansion coefficient that is opposite to the temperature expansion coefficient of the piezoelectric layer.
[0003]
Further, a fuel injection valve for a fuel injection device of an internal combustion engine, known from DE 199 18 976 A1, comprises a first piezoelectric or magnetostrictive actuator and a valve needle by means of a first actuator. And a valve closing body that cooperates to form a seal seat with the valve seat surface, and a second piezoelectric or magnetostrictive actuator, the second actuator being a first actuator. Acts on the valve needle in a manner that opposes the actuator. In this case, these actuators are arranged one after the other in the longitudinal direction of the fuel injection valve, and are coupled to each other by a support element that is fixedly supported in the fuel injection valve.
[0004]
The disadvantage of the fuel injection valve known from DE 198449203 is that temperature compensation is performed by a special layer in the actuator, and the material of these temperature compensation layers has a reverse temperature expansion. It is that. This is particularly a problem during fast dynamic processes. This is because different materials behave differently based on different coefficients of thermal expansion. Furthermore, special actuators with temperature compensation layers must be developed.
[0005]
The disadvantage of the fuel injection valve known from DE 199 18 976 is the large construction length caused by the axial displacement of the actuator, which further comprises a bearing plate. Accompanied by widening of the fuel injection valve.
[0006]
On the other hand, the fuel injection valve according to the present invention having the features described in the characterizing portion of claim 1 has the following advantages. That is, a conventional stacked actuator or an actuator having a plurality of separate regions including a compensation element can be activated and controlled by the measuring device and the adjusting device, thereby changing the length of the actuator based on temperature. Play compensation is possible in a simple and inexpensive form, without the use of expensive invar materials.
[0007]
In this case, it is also advantageous that separate start-up control of the open actuator and the compensation actuator can be performed at different speeds, so that the dynamic behavior of the fuel injector is not impaired and temperature compensation is however slow. It can be carried out.
[0008]
By means of claims 2 and below, advantageous variants of the fuel injection valve according to claim 1 are possible.
[0009]
Advantageously, the measuring element can be arranged at any point of the actuator, before the compensation gap as seen in the force transmission path. In this case, the preload or prestress on the measuring element is obtained by fastening the measuring element in the actuator casing in common.
[0010]
Furthermore, it is advantageous that the measuring element can also be arranged outside the actuator, for example in an operating element.
[0011]
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1A shows a longitudinal section of important components of a fuel injection valve 1 according to the invention in a highly schematic cross-sectional view. The fuel injection valve 1 is formed as a fuel injection valve 1 for an air-fuel mixture compression / spark ignition type internal combustion engine. This is particularly suitable for injecting fuel directly into the combustion chamber of an internal combustion engine.
[0013]
The fuel injection valve 1 has a housing 2 in which a piezoelectric actuator or a piezoelectric actuator 3 is disposed. In this case, the piezoelectric actuator 3 can be composed of, for example, a plurality of layers 14 or stacks of mutually connected piezoelectric elements. The actuator 3 is encapsulated in an actuator casing 4 and is preloaded or prestressed by a preload spring 5 which is contracted between the actuator 3 and the actuator casing 4. Encapsulation of the actuator 3 is necessary to protect the actuator 3 against chemical damage from fuel. On the other hand, the actuator 3 already pre-assembled in the actuator casing 4 can be assembled more easily and additionally protected against damage due to mechanical loads during installation.
[0014]
The actuator 3 is supported by an operating body 7 formed in a plunger shape at an end 6 on the downstream side. A valve needle 8 is arranged on the downstream side of the operating body 7, and the valve needle 8 is located at a distance from the operating body 7 via a compensation gap 9. The valve needle 8 has a valve closing body 11 at its downstream end 10, and the valve closing body 11 forms a seal seat together with a valve seat surface 12 formed in the housing 2 of the fuel injection valve 1. Yes. The fuel injection valve shown in the embodiment is a fuel injection valve 1 that opens outward.
[0015]
The valve needle 8 is guided by two guide elements 18, 20 downstream of the compensation gap 9. A return spring 19 is operated to return the valve needle 8 when the actuator 3 is not energized, and the return spring 19 is coupled to the valve needle 8 with a valve needle guide 20 so that a force is transmitted (craftssig). The disk 21 is tightened.
[0016]
According to the present invention, the fuel injection valve 1 has a measurement element 13, and the measurement element 13 is provided at any point in the operation path including the operation body 7 and the valve needle 8. It is arranged between. In the first embodiment, the measuring element 13 is disposed between the end face 14 of the actuator casing 4 and the end 15 on the supply side of the actuator 3. However, the measuring element 13 may be arranged between the downstream end 6 of the actuator 3 and the operating body 7 as shown in FIG. 1B, in which case the preload spring 5 is measured. Supported by the element 13.
[0017]
As an alternative, the measuring element 13 may also be integrated in the operating body 7, as also shown in FIG. 1B. Furthermore, the actuator 3 may be encapsulated in various forms and preloaded. Thereby, the measuring element 13 can be arrange | positioned in a different location in a force transmission path | route. It is only necessary to ensure that the measuring element 13 is arranged on the supply side with respect to the compensation gap 9.
[0018]
The width of the compensation gap 9 formed between the operating body 7 and the valve needle 8 is controlled so that the fuel injection valve 1 is unintentionally opened due to a change in the length of the actuator 3 based on the thermal effect. A measuring element 13 is provided according to the invention in order to avoid a period and to achieve a constant valve opening stroke of the valve needle 8. In this case, the measuring element 13 measures the force exerted by the actuator 3. By means of an adjustment circuit or closed loop control circuit not shown in detail, the actuator voltage as well as the voltage of the compensation actuator 16 are adjusted so that a reliable play compensation is performed without compromising the dynamic properties of the actuator 3. be able to.
[0019]
In FIGS. 2A and 2B, two embodiments for a possible actuator 3 are shown. FIG. 2A shows a stacked actuator 3 composed of layers 14 of individual piezoelectric elements. In this case, one or more of the layers 14 may be envisaged as compensation layers, or the whole of these layers may be envisioned as compensation actuators and are integrated into the stacked actuator 3. Can do. A measurement element 13 is arranged at an arbitrary position in the multilayer actuator 3. Since the measurement voltage U M is taken out on one side of the actuator 3, the pressure can be measured. Actuator voltage U A is applied to the other side of the measuring element 13.
[0020]
As shown in FIG. 2B, the compensation actuator 16 may be designed in the form of a separate compensation actuator 16, for example. In this case, the entire actuator 3 is composed of an open actuator 17, a compensation actuator 16, and a measurement element 13. Each part can be activated and controlled separately. In this case, conductors at the same potential, for example ground conductors, may be combined for simplicity.
[0021]
In FIGS. 3A and 3B, the force F exerted by the actuator 3 and measured by the measuring element 13 is shown.
[0022]
3A shows a single force F of the open actuator 17 consisting of the entire layer 14 acting in the open direction of the stacked actuator 3 shown in FIG. 2A or of the integral compensation actuator 16 shown in FIG. 2B. A is displayed as a function of time t. Piezoelectric actuators 3 high dynamic capacity, i.e. the response, is pot may represent a force course of rectangular, this force elapsed extends over the opening time t i. In this case, play compensation is not possible.
[0023]
In FIG. 3B, the combined action of the opening actuator 17 and the compensation actuator 16 is displayed.
[0024]
In this case, a small excitation voltage is supplied to the compensation actuator 16 between the two injection cycles, and this excitation voltage causes the compensation actuator 16 to extend until the compensation gap 9 is closed. The measuring element 13 detects the closed compensation gap 9 by an increase in pressure acting on the measuring element 13. The play compensation is completed when the pressure is not yet sufficient to operate the valve needle 8. In compensating the length change based on the temperature, the play compensation is performed more slowly than the opening process of the fuel injection valve 1.
[0025]
When the fuel injection valve 1 is operated by operating the opening actuator 17, the compensation gap 9 is closed, and the movement of the opening actuator 17 is immediately transmitted to the valve needle 8 via the operating element 7. The excitation voltage for the compensation actuator 16 may be maintained during the opening of the fuel injector 1 or may be interrupted for buffering of the valve needle 8.
[0026]
Since both excitation voltages are shut off when the fuel injector 1 is closed, all actuator regions return to their rest state for the next injection cycle.
[0027]
Alternatively, the compensation actuator 16 may be kept under a voltage applied during the entire injection cycle. The play compensation can thereby be carried out continuously, and the charge actuator's chargelessness can be compensated by recharging. During injection pause, the measuring element 13 controls whether the maximum allowable force of the compensation actuator has been exceeded in order to prevent unintentional opening of the fuel injection valve 1. In this case, the compensation actuator 16 can be discharged continuously or stepwise, or it can be completely disconnected from the voltage source. In this case, the corresponding algorithm of the regulating circuit takes into account the values learned from the temperature of the fuel injector 1, the temperature change, the load state of the internal combustion engine and the preceding injection cycle.
[0028]
The invention is not limited to the illustrated embodiment, and for example for a magnetostrictive actuator 3, for any structural form of the measuring element 13, and for any structural form of the fuel injector 1. Is applicable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a highly schematic cross-sectional view of a first embodiment of a fuel injection valve constructed in accordance with the present invention.
FIG. 1B is a highly schematic cross-sectional view of a second embodiment of a fuel injection valve constructed in accordance with the present invention.
2A is a schematic view of a stacked actuator of a fuel injection valve according to the present invention. FIG.
2B is a schematic diagram of an actuator with a separate activation control region of a fuel injection valve according to the present invention. FIG.
FIG. 3A is a diagram schematically showing a time course of a force acting in an actuator when no compensation actuator is provided.
FIG. 3B is a diagram schematically showing a time course of a force acting in the actuator when a compensation actuator is provided.

Claims (10)

燃料を内燃機関の燃焼室内に直接に噴射するための燃料噴射弁(1)であって、圧電式または磁歪式のアクチュエータ(3)と、アクチュエータ(3)により操作可能な弁閉鎖体(11)とが設けられており、該弁閉鎖体(11)が弁座面(12)と共にシール座を成すように協働するようになっており、アクチュエータ(3)と弁閉鎖体(11)との間の操作経路内に補償ギャップ(9)が存在している形式のものにおいて、
操作経路が、弁ニードル(8)と、プランジャ形に形成された操作体(7)とを含んでおり、アクチュエータ(3)が下流側の端部(6)で操作体(7)に支持されており、該操作体(7)の下流側には、下流側の端部(10)に弁閉鎖体(11)を備える弁ニードル(8)が配置されており、該弁ニードル(8)が補償ギャップ(9)を介して操作体(7)から間隔を置いており、かつ
操作体(7)内に測定エレメント(13)が統合されており、該測定エレメント(13)が、アクチュエータ(3)により弁閉鎖体(11)に及ぼされる力を測定し、かつアクチュエータ(3)が、補償ギャップ(9)を閉じた状態に保つように調整されることを特徴とする燃料噴射弁。
A fuel injection valve (1) for directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a piezoelectric or magnetostrictive actuator (3) and a valve closing body (11) operable by the actuator (3) The valve closing body (11) cooperates with the valve seat surface (12) so as to form a seal seat, and the actuator (3) and the valve closing body (11) In the type in which a compensation gap (9) exists in the operation path between
The operation path includes a valve needle (8) and an operation body (7) formed in a plunger shape, and the actuator (3) is supported by the operation body (7) at the downstream end (6). A valve needle (8) having a valve closing body (11) at the downstream end (10) is disposed downstream of the operating body (7), and the valve needle (8) Spaced from the operating body (7) via the compensation gap (9), and
A measuring element (13) is integrated in the operating body (7) , the measuring element (13) measures the force exerted by the actuator (3) on the valve closing body (11), and the actuator (3 ) Is adjusted to keep the compensation gap (9) closed.
補償ギャップ(9)が操作体(7)と弁ニードル(8)との間に形成されている、請求項記載の燃料噴射弁。Compensation gap (9) is formed between the operation member (7) and the valve needle (8), according to claim 1 fuel injection valve according. アクチュエータ(3)が開放アクチュエータ(17)と補償アクチュエータ(16)とを有している、請求項1または2記載の燃料噴射弁。The fuel injection valve according to claim 1 or 2 , wherein the actuator (3) comprises an open actuator (17) and a compensation actuator (16). アクチュエータ(3)がアクチュエータケーシング(4)内でカプセル状に包囲されている、請求項1からまでのいずれか1項記載の燃料噴射弁。The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3 , wherein the actuator (3) is encapsulated in an actuator casing (4). アクチュエータ(3)が予備荷重ばね(5)によりアクチュエータケーシング(4)内で予備荷重を加えられて保持される、請求項記載の燃料噴射弁。5. The fuel injection valve according to claim 4 , wherein the actuator (3) is preloaded and held in the actuator casing (4) by a preload spring (5). 測定エレメント(13)がアクチュエータケーシング(4)内に配置されている、請求項1からまでのいずれか1項記載の燃料噴射弁。Measuring element (13) is an actuator casing (4) is disposed in the fuel injection valve of any one of claims 1 to 5. 測定エレメント(13)が任意にアクチュエータケーシング(4)外で力伝達経路内に配置されている、請求項1からまでのいずれか1項記載の燃料噴射弁。Measuring element (13) is optionally actuator casing (4) outside in is arranged in the force transmission path, the fuel injection valve according to any one of claims 1 to 5. 開放アクチュエータ(17)および補償アクチュエータ(16)が、圧電素子または磁歪素子の個々の層(14)から成っており、かつ1つの共通の積層型アクチュエータを形成している、請求項記載の燃料噴射弁。The fuel according to claim 3 , wherein the open actuator (17) and the compensation actuator (16) consist of individual layers (14) of piezoelectric or magnetostrictive elements and form one common stacked actuator. Injection valve. 測定エレメント(13)が積層型アクチュエータの単数または複数の層(14)を含んでいる、請求項記載の燃料噴射弁。9. The fuel injection valve according to claim 8 , wherein the measuring element (13) comprises one or more layers (14) of stacked actuators. 補償アクチュエータ(16)と開放アクチュエータ(17)とが、圧電式または磁歪式のアクチュエータ(3)の別個の領域を形成している、請求項または記載の燃料噴射弁。The fuel injection valve according to claim 3 , 8 or 9 , wherein the compensation actuator (16) and the open actuator (17) form separate regions of the piezoelectric or magnetostrictive actuator (3).
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10213858A1 (en) * 2002-03-27 2003-10-30 Bosch Gmbh Robert Fuel injector
DE50305852D1 (en) * 2002-04-04 2007-01-11 Siemens Ag EINSPRITZVENTIL
EP1429445B1 (en) * 2002-12-09 2009-08-12 Continental Automotive GmbH Method and device for controlling a piezoelectric actuator
US8038119B2 (en) 2003-09-12 2011-10-18 Siemens Aktiengesellschaft Metering device
DE10345730A1 (en) * 2003-10-01 2005-04-21 Bosch Gmbh Robert Piezoelectric actuator, e.g. for operating mechanical component, has actuator part piezo layers, sensor piezo layers integrated into one component so individual sensor piezo layers are at defined intervals between actuator piezo layers
DE102004029363B4 (en) * 2004-06-17 2007-10-11 Siemens Ag Piezoelectric actuator for a fuel injector of an internal combustion engine and use thereof
DE102006039522B4 (en) * 2006-08-23 2009-01-29 Continental Automotive Gmbh Method for the Leerhubsteuerung a fuel injection device
GB0616713D0 (en) * 2006-08-23 2006-10-04 Delphi Tech Inc Piezoelectric fuel injectors
FR2907544B1 (en) * 2006-10-19 2009-02-13 Renault Sas SYSTEM FOR ESTIMATING THE FLOW OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE INJECTOR
DE102008020931A1 (en) * 2008-04-25 2009-11-19 Continental Automotive Gmbh Method for controlling a piezoelectric actuator in a fuel injector
DE102009055136A1 (en) 2009-12-22 2011-06-30 Robert Bosch GmbH, 70469 injection
DE102009055134A1 (en) 2009-12-22 2011-06-30 Robert Bosch GmbH, 70469 Injection valve, particularly injector for fuel injection systems, has valve housing, piezoelectric actuator arranged in valve housing and valve element that is actuated by actuator
DE102010014208A1 (en) 2010-04-08 2011-10-13 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an injection valve
DE102010021169B4 (en) * 2010-05-21 2012-03-08 Continental Automotive Gmbh Method and device for determining the actual start of injection of a piezo fuel injector
DE112012000505B4 (en) * 2011-01-19 2018-04-05 Cummins Intellectual Property, Inc. Fuel injection nozzle with a piezoelectric actuator and a sensor arrangement
US8608127B2 (en) * 2011-01-24 2013-12-17 Fluke Corporation Piezoelectric proportional control valve
JP5653533B2 (en) 2011-10-25 2015-01-14 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Control device
DE102012204251B4 (en) 2012-03-19 2013-12-12 Continental Automotive Gmbh Method for operating a fuel injection system and fuel injection system with injectors with piezo direct drive
DE102012204252B3 (en) 2012-03-19 2013-08-29 Continental Automotive Gmbh Method for operating a pressure-reducing fuel-injection system and fuel-injection system with servo-valve
GB201406356D0 (en) * 2014-04-09 2014-05-21 Delphi Int Operations Lux Srl Method for the control and diagnosis regarding the operation a fuel injector
CA2999011C (en) * 2017-03-24 2020-04-21 Vln Advanced Technologies Inc. Compact ultrasonically pulsed waterjet nozzle

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59120728A (en) * 1982-12-27 1984-07-12 Nissan Motor Co Ltd Regulating device for delivery amount of fuel injection pump
US5483842A (en) * 1994-11-30 1996-01-16 Honeywell Inc. Force sensor using a piezoceramic device
AT2962U3 (en) * 1998-07-02 1999-11-25 Avl List Gmbh INJECTION DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE19848950C2 (en) * 1998-10-23 2003-03-06 Daimler Chrysler Ag Constant control device for piezoelectric actuators for fuel injection systems
DE19849203A1 (en) * 1998-10-26 2000-04-27 Bosch Gmbh Robert Fuel injection valve for I.C engines with expansion compensated piezoelectric actuators
JP4123499B2 (en) * 1998-11-30 2008-07-23 株式会社デンソー Piezoelectric control valve
DE19901711A1 (en) * 1999-01-18 2000-07-20 Bosch Gmbh Robert Fuel injector and method for operating a fuel injector
DE19905340C2 (en) 1999-02-09 2001-09-13 Siemens Ag Method and arrangement for presetting and dynamic tracking of piezoelectric actuators
DE19918976A1 (en) * 1999-04-27 2000-11-02 Bosch Gmbh Robert Fuel injector and method for actuating it
DE10016474B4 (en) * 2000-04-01 2017-05-24 Robert Bosch Gmbh Method for controlling an injection valve with a piezoelectric actuator
US6400066B1 (en) * 2000-06-30 2002-06-04 Siemens Automotive Corporation Electronic compensator for a piezoelectric actuator
DE10129375B4 (en) * 2001-06-20 2005-10-06 Mtu Friedrichshafen Gmbh Injector with piezo actuator

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Publication number Publication date
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